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SEPARATION 'DES MINERAUX PAR "DEPOT 'ET FLOTTAGE."
La présente invention traite des perfectionnements aux appareils et aux procédés de séparation de minéraux par "dépôt et flottage" ou en milieu dense.
L'invention a notamment pour objet des moyens simplifiés, précis et efficaces destinés à maintenir constante la densité, la viscosité, et autres caractéristiques du liquide de séparation, dans un bain de "dép8t et flottage".
La description ci-dessous fera ressortir d'autres objets.
L'invention s'applique en particulier à un système dans lequel un bain de milieu dense ou liquide de séparation est maintenu à une densité supé- rieure à celle de certains des éléments à séparer et inférieure à celle des autres éléments et dans lequel le milieu comporte des matières solides fine- ment divisées, susceptibles à l'influence magnétique, ou agents tels que la magnétite et corps analogues en suspension dans l'eau. Pour des raisons de commodité, on désignera ci-dessous le liquide de séparation sous le nom de milieu et les solides susceptibles à l'influence magnétique sous le nom d'a- gents magnétiques ou agents.
La densité du milieu dépend de la concentration des agents qu'il contient. Les agents tendent à se décanter dans le bain sous l'action de la gravité. Il est essentiel que la densité du bain soit uniforme de haut en bac.
Cette uniformité est due au mouvement ascendant du milieu à une'vitesse sensi- blement égale ou de préférence légèrement supérieure à la vitesse de décanta- tion des agents, le milieu circulant dans le bain depuis l'admission qui se trouve dans la partie inférieure jusqu'à sa sortie qui se trouve dans la par- tie supérieure. La vitesse ascensionnelle doit toujours être suffisamment fai- ble pour éviter un effet appréciable sur la matière à séparer, de façon telle qu'il puisse se produire une séparation uniquement par "dépôt ou flottage Il , sans classification appréciable sous l'effet du courant ascendant.
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La matière à séparer est amenée dans le bain, les matières soli- des lourdes allant vers le fond et les matières solides légères flottant vers le haut, les matières solides déposées et flottantes ainsi séparées sortant séparément du bain avec une quantité considérable de milieu. Ce milieu est séparé des matières solides par égouttage et est immédiatement, sans autre traitement, ramené dans le bain pour être remis en circulation.
Après égouttage, une partie des agents, une partie de l'eau et une partie de la matière non magnétique finement divisée adhèrent aux matières solides séparées. On les enlève par rinçage, on fait passer l'eau de rinçage immédiatement dans un séparateur magnétique et le milieu magnétique rendu plus dense est évacué par le séparateur magnétique et immédiatement renvoyé dans le bain, sans autre traitement, pour y recirculer. Les eaux résiduaires du séparateur magnétique, contenant surtout des matières solides non magnéti- ques, sont déschlammées afin de débarrasser le système des matières non magné- tiques. Les eaux déschlammées et contenant un peu d'agent magnétique non récu- péré par le séparateur magnétique sont réutilisées pour le rinçage.
La matière à traiter dans le bain contient toujours des particules de dimensions et de formes très différentes. La quantité d'agents et d'eau re- tirée du circuit du bain,et adhérant à la surface de ces particules, varie en fonction des différences de surface totale des particules. Il est donc essentiel de retourner continuellement et rapidement, en quelques secondes, ces agents dans le circuit du bain, de manière à éviter un changement appréciable de la densité du bain.
La matière brute amenée au bain entrane toujours avec elle de la matière non magnétique finement divisée, par exemple de l'argile, des schis- tes qui se délitent en argile et d'autres matières de granulométrie très,fine, beaucoup de ces corps se séparant des matières solides amenées et restant dans le bain. Si on laissait s'accumuler cette matière non magnétique, elle modifie- rait la viscosité et la densité du milieu et gênerait sérieusement la sépara- tion proprement dite par "dépôt et flottage".
On évite cette accumulation au moyen d'une conduite de ponction entre le bain et les circuits de rinçage, qui retire séparément une partie du milieu du circuit du bain et le fait passer par un séparateur magnétique qui récupère les agents magnétiques et les renvoie immédiatement dans le circuit du bain. La matière non magnétique, ensemble avec l'eau de rinçage, continue son trajet dans le circuit de rinçage pour alimenter une bâche de déschlam- mage. A cet endroit, la matière non magnétique et une partie de l'eau sortent du circuit de rinçage.
Bien que l'enlèvement séparé d'une partie du milieu puisse se faire en un point désiré quelconque du circuit du bain, il est préférable de by passer le bain et de purger le milieu au moyen du séparateur magnétique dans le circuit des eaux de rinçage.. Toutefois, on peut-utiliser un deuxième séparateur magnétique. La ponction est de préférence continue, bien qu'elle puisse être intermittente.
Les agents magnétiques contenus dans les schlamms sortant à la partie inférieure de la bâche de deschlammage reviennent en circuit fermé pour être ré-utilisés comme eau de rinçage et ils sont soumis % nouveau à l'action du séparateur magnétique de manière à ce que le système ne les perde pas.
Les agents retournés au circuit du bain par le séparateur magné- tique ne seront démagnétisés qu'en cas de difficultés résultant d'une tendan- ce à la décantation anormalement élevée de ces dits agents. En général, la dé- magnétisation n'est ni nécessaire, ni souhaitable.
L'eau de -rinçage est constituée par le liquide qui sort de la par- tie inférieure de la bâche de déschlammage. Pour la répartir on l'envoie à des distributeurs au moyen d'une pompe centrifuge. On ne peut obtenir un réglage volumétrique précis en utilisant un robinet d'étranglement à l'entrée ou à la sortie de la pompe centrifuge. Du fait que l'eau est relativement incompressi- ble, les pulsations produites par.le rotor de cette pompe si elles étaient trans-
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mises avec leur pleine intensité par le refoulement de la pompe., provoqueraient dans le distributeur un effet de poussée nuisible à un rinçage convenable. On prévoit par conséquent un réservoir à pression statiquequi reçoit le débit de la pompe.
L'écoulement par gravité du bas de ce réservoir vers le distributeur peut être réglé exactement au moyen d'un robinet d'étranglement. La pompe dé- bite plus de liquide qu'il n'en est nécessaire au rinçage, et le surplus dé- borde du réservoir et retourne au puits d'alimentation de la bâche de déschlam- mage.
Pour que le préposé puisse maintenir un contrôle précis de la den- sité du milieu, on prévoit un indicateur automatique fonctionnant de façon con- tinue, à tube plongeant, enregistrant la densité et,à travers lequel on déri- ve une partie du milieu divisé sur le bain, cet indicateur nécessitant en géné- ral une quantité du milieu ainsi dérivé supérieure à celle qui est nécessaire à la ponction. Des vannes de réglage règlent l'écoulement vers le séparateur magnétique et le retour direct au circuit du bain.
L'invention est représentée schématiquement sur les dessins anne- xés, dans lesquels
La fig. 1 est une vue schématique,en élévation de côté, d'un sys- tème selon l'invention.
La fig. 2 est un schéma de circulation du système de la fig. 1.
Les éléments identiques sont désignés par des signes identiques sur les dessins.
Un récipient 1 contient un bain de milieu dense. Les matières brutes, par exemple du charbon, arrivent, par une goulotte 2 dans le bain pour y subir une séparation. Un tamis incliné 3, divisé par une cloison 1 en sec- tions séparées, sert à recevoir les matières solides plongeantes et flottan- tes sortant du bain. Les moyens d'évacuation de ces matières solides du bain ne font pas partie de la présente invention et ne sont pas représentés, sauf en ce qui concerne le déversoir 34 au-dessus duquel les matières solides flot- tantes sortent avec une quantité considérable du milieu.
Le milieu qui a été retiré des matières solides par le tamis descend dans une goulotte 2 d'où il sort par le conduit 6 pour revenir direc- tement au réservoir 7 d'emmagasinage du milieu. Un tamis , actionné mécanique- ment est divisé par la cloison 2 en sections de produits plongeants et flot- tants, de façon à correspondre au tamis 3, Le fluide retiré de ces deux sortes de matières solides par la partie amont du tamis 8 est envoyé par la trémie 55. dans la conduite 6 pour retourner directement au réservoir 'le Un distributeur 10 envoie de l'eau de rinçage sur les matières séparées par "dépôt et flotta- ge", l'eau passant à travers le tamis 8 pour aller dans la trémie Il en en- traînant avec elle des agents et des fines non magnétiques.
Un conduit 12 va de la trémie 11 au séparateur magnétique 13, Les agents retirés de l'eau de rinçage par le séparateur magnétique vont directement au réservoir 7. d'emmaga- sinage du milieu, en passant par la trémie 15 qui peut contenir une bobine dé- magnétisante. Les eaux résiduaires provenant du séparateur magnétique vont, par la trémie 16 et la conduite 17, à la bâche de déschlammage ou de décantation 18, en passant par le puits d'admission 19., Une cuve de sortie 20 sert à rece- voir le trop-plein constitué par de l'eau et des très fins non magnétiques qui sortent de la bâche de déschlammage pour être évacués du système en 21.
Le produit sortant à la partie inférieure de la bâche de déschlam- mage est refoulé par la pompe 22, et passe par le tuyau 23. au réservoir à pres- sion statique ou colonne verticale 231. L'eau de ringage s'écoule par gravité du bas de ce réservoir, par le tuyau 232 commandé par une vanne de réglage 233, au distributeur 10 qui se trouve au-dessus du tamis de rinçage. Le tuyau 232 commandé par la vanne 234 fournit également une quantité déterminée d'eau d'ap- point allant au réservoir 7. qui se trouve dans le circuit du bain. Le trop- plein du réservoir 231 retourne, par le tuyau 235, à la bâche de déschlammage 18
Une conduite 24 regoit les matières sortant du réservoir 7 et les
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envoie à la pompe 25.
Celle-ci les refoule par la conduite 26, à la vanne de réglage 28 qui commande le courant du milieu dans le passage29. allant en s'élargissant, et le diffuseur 30, pour arriver dans le bas du bain et y for- mer un courant ascendant dont la force est juste suffisante pour maintenir uni- forme la densité du bain. La conduite 26 fournit également, sous la commande d'une vanne de réglage Il¯, par une conduite 32 et un diffuseur 33, du milieu dans le haut du bain qui y circule transversalement pour'se diriger vers le déversoir 34.
Un dispositif de commande 36 sert à l'ouverture et à la fermeture d'une vanne 35. Lorsque la vanne 35 est fermée et que la vanne de réglage 38 normalement fermée en fonctionnement, est ouverte, le contenu du bain descend par le tuyau 37. dans le réservoir 7 Ce dernier est juste assez grand pour recevoir le contenu du bain. En fonctionnement, il n'y a dans ce réservoir qu'une quantité minimum de fluide.
Au moyen de la vanne 40 on peut envoyer de l'eau fraîche dans le circuit de rinçage, en quantité réglée de manière à permettre à la bâche 18 de déschlammage de fonctionner convenablement comme appareil de classement hydraulique à courant ascendant, de manière à éliminer les schlamms du sys- tème entier, et, en outre de manière à introduire l'eau d'appoint nécessaire pour remplacer l'eau perdue dans le système hydraulique sur les surfaces des produits obtenus par flottage et dépôt.
Un tuyau 45, commandé par un robinet 46, relie le passage 29 à la chambre de l'indicateur de densité /;[le Le milieu s'écoule de ce dernier, par le tuyau 48, dans le tuyau 12 où il rejoint celui qui s'écoule vers le sépara- teur magnétique 13. Le tuyau 49. commandé par le robinet 50, permet de ren- voyer directement au réservoir une partie du milieu.
Le robinet qui commande l'écoulement du milieu vers la chambre de l'indicateur de densité 47 à tube plongeant doit, pour une ouverture mini- mum, assurer un écoulement suffisant pour empêcher le bouchage du robinet ou du tuyau et, pour une ouverture maximum, assurer la purge des schlamms du cir- cuit du bain. Les robinets 46 et 50 doivent être manoeuvrés pour commander 1' écoulement vers l'indicateur de densité, le séparateur magnétique et le ré- servoir 7.
La disposition des différents circuits et de l'ensemble de l'ins- tallation, représentée sur le schéma de circulation de la fig. 2, est la même que sur la fig. 1. Pour éviter toute confusion, on y a indiqué en :
A - L'écoulement par le tuyau 23 vers le réservoir 231.
B - L'écoulement par la vanne de réglage 233 vers le rinçage.
C - L'écoulement, par le tuyau 48, du circuit du bain au sépara- teur magnétique.
D - La sortie d'eau, adhérant aux matières solides séparées par dépôt et flottage, du circuit de rinçage et du système.
E - Le trop-plein du réservoir 231 allant par le tuyau 235 à la bâche de déschlammage 18.
F - L'arrivée par le robinet 234 d'eau d'appoint allant du cir- cuit de rinçage au circuit du bain.
G - L'arrivée par le robinet 40 d'eau d'appoint au circuit de rin- çage.
H - La sortie par le tuyau 21 des schlamms retirés du système,
Pour obtenir un rinçage effectif, B doit toujours être constant.
D est toujours variable, car la dimension et la forme des matières solides sé- parées par "dép8t et flottage" changent constamment et, présentent donc cons- tamment des surfaces différentes sur lesquelles le liquide adhère lorsque les matières solides et une partie du liquide quittent le système. Les schlamms sont introduits dans le système sur la matière brute amenée au bain, et le
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liquide et les schlamms quittent le système en D et H. En conséquence D + H schlamms entrants.
Le pompage de l'eau est coûteux. Il est souvent difficile d'avoir de l'eau et l'eau sortant d'une installation telle que la présente doit sou- vent être clarifiée,ce qui entrane une dépense considérable. En conséquen- ceil faut prendre des précautions spéciales pour éviter de perdre de l'eau.
Ceci peut se faire en maintenant constamment l'équilibre du système de ma- nière telle qu'il n'y ait qu'une quantité minimum d'eau qui quitte le sys- tème et qu'une quantité minimum d'eau d'appoint soit nécessaire.
Le liquide sortant du circuit du bain doit être remplacé, car le circuit du bain doit lui-même être en équilibre. En conséquence, F doit être égal à C plus D,F = C + D.
Etant donné qu'une partie du milieu ou liquide sort du circuit du bain et du circuit de rinçage avec les matières solides séparées par "dé- pôt et flottage" et étant donné que de l'eau de rinçage sort du circuit de rinçage avec les schlamms, il faut compenser ces deux pertes, et en consé- quence, .
G = D + H.
En supposant que le circuit du bain contienne 11.400 litres de milieu et que l'écoulement en C, entre le bain et le séparateur magnétique, soit de 190 litres par minute, la totalité du volume du circuit du bain pas- se dans le séparateur magnétique en 1 heure. Ceci est suffisant pour purger le circuit du bain des schlamms non magnétiques.
Le circuit du bain perd non seulement 190 litres en C mais en- core 75 litres par minute en D. Ces 265 litres par minute doivent être compensés par 265 litres arrivant en F.
Lorsque les matières solides séparées par "dép8t et flottage Il , passent sur le tamis 8, elles nécessitent 750 litres d'eau de rinçage par minute, de sorte qu'un total de 940 litres par minute passent par le sépa- rateur magnétique pour aller à la bâche de déschlammage. La pompe 22 envoie le liquide de la bâche 18 au réservoir 231. Toutefois, comme le réservoir 231 fournit non seulement 750 litres en B, mais encore 265 litres en F, la pompe 22 doit fournir 1015 litres par minute au réservoir 231.
Pour obtenir un déschlammage effectif, il faut faire déborder de la bâche 18, 75 litres par minute, de sorte que 75 litres sont perdus en D et 75 litres en H, qui sont remplacés par 150 litres d'eau fraîche par minute en G.
Etant donné la variation constante de la forme et de la dimension des particules séparées par "dépôt et flottage", il y a une variation conti- nuelle de la perte en D mais, sur une période de temps raisonnable,celle-ci est en moyenne de 75 litres par minute. Il y a également une variation admissi- ble dans le déschlammage et, tant que la quantité passant en H est de 75 litres en moyenne par minute, le déschlammage est satisfaisant. S'il passe continuel- lement en G 150 litres par minute, lorsque D est supérieur à 75, H sera infé- rieur et si D est inférieur à 75,H sera supérieur.
Dans l'intérêt de la sécurité et du fait de la diminution graduel- le du débit de la pompe du fait de l'usure, la capacité de la pompe doit être supérieure à 1015 litres par minute. Le surplus revient en E, du réservoir 231 dans la bâche 18. et n'affecte par l'équilibre du système.
Le séparateur magnétique est caractérisé par le fait qu'il est conçu de façon à travailler le mieux sur les pulpes diluées provenant du tamis de rinçage et sur les pulpes qùi y sont dérivées en provenance du cir- cuit du bain. Il récupère le milieu magnétique et le retourne au circuit du bain à un tel degré de concentration que pour les calculs ci-dessus indiqués, on peut ne pas tenir compte de l'eau ramenée avec les agents dans le circuit du bain. Une certaine quantité des agents magnétiques est toujours perdue
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en sortant du système avec les solides séparés par "dépôt et flottage" et il est possible éventuellement, bien que cela arrive rarement, qu'une par- tie de ces agents puisse s'échapper avec les schlamms non magnétiques.
Tou- tefois, cette perte est très graduelle, elle se manifeste sur l'indicateur de densité et le préposé peut ajouter des agents d'appoint avant qu'il ne se produise un effet appréciable sur l'opération. L'évaporation de l'eau est tellement faible qu'on peut également n'en pas tenir compte.
Etant donné que de la matière brute entre continuellement dans le bain, que des matières solides, séparées par "dépôt et flottage", sor- tent continuellement du système, que l'eau et la magnétite ne sortent du système qu'en deux points, à savoir avec les matières solides séparées et a- vec les schlamms, que l'appoint n'est fourni au système qu'en un point et que la magnétite d'appoint n'est fournie qu'au circuit du bain, que chacun des deux circuits et la relation entre les deux circuits peuvent être ré- glés pour avoir un fonctionnement équilibré, on voit que, lorsque les dif- férentes vannes de réglage ont été convenablement réglées, le fonctionne- ment de l'installation devient automatique et que le préposé n'a à faire preuve que de peu d'habileté, si même il lui en est demandé.
On a utilisé pour des raisons de concision l'expression "cir- cuit de rincage". car le ringage des matières solides séparées par "dépôt et flottage" s'effectue dans ce circuit. Il est entendu toutefois que le circuit de rinçage a d'autres fonctions, entre autres la récupération des agents magnétiques pour les ramener dans le circuit du bain et de débarras- ser le système des schlamms non magnétiques.